Ação de enzimas lignocelulolíticas na melhora do valor nutricional de forragem conservada

Ms. Bruna Calvo Agustinho¹, Dra. Lucia Maria Zeoula²

¹Doutoranda em Zootecnia – Universidade Estadual de Maringá
PhD Visiting Student na University of Florida
²Professora e pesquisadora 1B/CNPq na Universidade Estadual de Maringá

A base da alimentação de ruminantes são as forragens, ricas em celulose e hemicelulose, sendo isso possível devido à presença dos microrganismos no rúmen, que vivem em interação com o animal. Esses microrganismos são capazes de degradar compostos da parede celular das plantas, produzindo ácidos graxos de cadeia curta (AGCC), que são a principal fonte de energia para esses animais. Entretanto, na parede celular também encontra-se a lignina, polímero condensado de compostos fenólicos, que exerce papel de barreira de proteção para a planta contra insetos e patógenos e que, por consequência, torna parte da celulose e hemicelulose indisponível para a degradação pelos microrganismos.

Pesquisas com o intuito de aumentar o aproveitamento da forragem por ruminantes vêm sendo desenvolvidas há décadas, sendo a utilização de enzimas uma das principais estratégias. Em relação a esse tipo de tecnologia, destacam-se as endo e exo-glucanases e xilanases. Contudo, estas se restringem à degradação dos carboidratos fibrosos. Até o presente momento não há registro na literatura de tecnologias que visam promover a lise da lignina utilizando enzimas, a fim de aumentar a disponibilidade dos carboidratos fibrosos em alimentos convencionais, como a silagem.

Para obter energia para seu próprio crescimento, o fungo da podridão branca sintetiza enzimas que degradam celulose, hemicelulose e lignina em materiais ricos em fibra. Dentre elas estão a lacase, a manganês peroxidase e a lignina peroxidase. As enzimas que degradam a lignina, além de aumentar a exposição de celulose e hemicelulose, promovem a disponibilização do nitrogênio complexado pela mesma na parede celular, indisponível para o metabolismo dos microrganismos no rúmen.

O Grupo Zeoula, supervisionado pela professora e pesquisadora Lucia Maria Zeoula, pertencente ao Departamento de Zootecnia na Universidade Estadual de Maringá, desenvolveu estudos de produção de enzimas por um fungo da podridão branca (Figura 1) em condições controladas em laboratório e a aplicação das mesmas em silagem de milho e silagem de cana, assim como em alimentos ricos em fibra. Nesses trabalhos foram observadas reduções das concentrações de celulose, hemicelulose e lignina e consequentemente o aumento da disponibilidade de nitrogênio e da digestibilidade in vitro.

Outra opção também testada foi o uso de composto exaurido (Figura 2), um resíduo do material utilizado para o crescimento do cogumelo, que se torna exaurido de nutrientes após dois ciclos de cultivo. Além deste resíduo, geralmente constituído por casca de pupunha, feno ou bagaço de cana, uma grande massa de cogumelo e de enzimas encontram-se presentes no composto.

No Brasil, quase todo o composto exaurido é utilizado como adubo para vegetais ou inutilizado, não apresentando um valor agregado. Desta forma, o projeto citado acima que utilizou este composto (Tabela 1) na produção de silagem de milho, apresentou como hipóteses reduzir a concentração de fibra presente na mesma, assim como o nitrogênio indisponível e aumentar a digestibilidade da fibra.

Como resultado da utilização do composto exaurido no momento da ensilagem foi observado redução na concentração de lignina, celulose e nitrogênio complexado à parede celular (Figura 3, 4, 5 e 6). Consequentemente houve um aumento da digestibilidade in vitro, tanto da matéria seca quanto da fração fibrosa. Diferentemente do resultado obtido com o complexo enzimático produzido em laboratório, não foi observada redução da hemicelulose, visto que, no composto exaurido, não há atividade de enzimas que atuam sobre essa fração.

Outra parte do projeto com o uso das enzimas lignocelulolíticas está em desenvolvimento a partir da parceria entre a Universidade Estadual de Maringá e a Universidade da Florida (Faciola Lab e Ferraretto Lab). Este sub-projeto tem como objetivo avaliar a composição e fermentação da silagem de milho com uso de enzimas lignocelulolíticas ao longo dos dias. As análises ainda estão em andamento, mas em breve haverá resultados. O próximo passo, também oriundo desta parceria, será a avaliação da silagem de milho tratada com as enzimas lignocelulolíticas na dieta de vacas leiteiras por meio do sistema de cultura contínua de duplo fluxo (Figura 7). Um sistema in vitro que simula de forma extremamente eficiente o rúmen do animal.

A ação de complexos enzimáticos lignocelulolíticos sobre alimentos convencionais utilizados na nutrição de ruminantes, como a silagem de milho, ainda tem muito a ser estudada. Desta maneira, o desenvolvimento de tecnologias a partir do fungo da podridão branca para serem utilizadas durante a ensilagem e, consequentemente, aumentar o valor nutricional da silagem é uma potencial estratégia para pesquisas futuras na nutrição da bovinocultura leiteira.

Aumentar a digestibilidade dos carboidratos fibrosos e, consequentemente, a produção de AGCC pode ser uma forma de aumentar a produção de leite de animais consumindo a mesma quantidade de material ou reduzir a ingestão dos animais sem afetar a produção. Tornando, desta forma, a produção de leite mais rentável.